CN107966855A - 一种绿色量子点膜及其背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色量子点膜及其背光模组的制备方法。所述方法对绿色量子点膜的保护层进行了功能化设计，保护层的外表面经过涂布处理后不仅具有良好的光线扩散效果，且涂布层中的无机扩散粒子还起到了对部分波段光线的阻隔作用，减缓了长时间光线照射对量子点造成的光损伤。本发明还提供一种将所述绿色量子点膜与蓝光芯片搭配红色荧光粉制成新型LED光源的使用方法，在大幅提升了LCD色域覆盖率的同时提升了量子点膜的稳定性。

Description

一种绿色量子点膜及其背光模组

技术领域

本发明属于光学膜领域，具体涉及一种绿色量子点膜及其背光模组的制备方法。

背景技术

液晶显示设备（LCD）作为现今社会各领域主流的显示技术越来越受到人们的青睐。随着生活水平的提高，人们对液晶显示设备的显示品质要求越来越高。尤其是在色域和亮度方面，液晶显示正在不断被其他显示技术如有机发光二极管(LED)和激光显示所超越。

为了使液晶显示设备的图像色彩还原能力更强、显色性更加卓越，量子点逐渐被应用于液晶显示领域。量子点在液晶显示领域的应用初期有三种形式：（1）on-chip，量子点直接取代荧光粉封装在LED里面；(2) on-edge，量子点封进玻璃管中放在面板侧边；(3)on-surface，是做成一张含有量子点的光学薄膜。由于量子点粒径非常小，它的荧光性能易受外界环境（温度，湿度等）的影响以及目前加工工艺的制约，前两种方式的应用尝试都没有得到预期的效果。而将量子点制成膜片置于背光模组中的应用方式取得了阶段性的成功并且已经在液晶显示领域得到了应用。

目前，常见的量子点膜产品主要是三明治结构，即上、下两层是具有阻水阻氧性能的阻隔膜中间层为量子点层。其中量子点层是由受蓝光激发能发出红色和绿色荧光的两种量子点分散在树脂中形成。因为量子点和阻隔膜成本较高，所以量子点膜的价格也一直居高不下。另外，红、绿两种类型量子点共同分散在树脂中，当它们之间的距离较近时，量子点之间的相互作用将引起荧光淬灭会减弱量子点的荧光强度，这将直接影响到量子点膜的性能。

CN201611119034.8的专利公开了一种量子点膜材结构及其应用，所述量子点膜材结构由外层保护材料及中间量子点材料组成，所述中间量子点材料为一层、两层或多层，每一层为同种波长或不同波长量子点材料的阵列或图形；LED为蓝光或在LED中加入荧光粉或其它材料后的其它发光颜色LED。该专利尽管解决了光色均匀性和稳定性的问题，但是没有解决量子点的氧化失效和量子点膜使用寿命不长的问题。

CN201610679818.X的专利公开了一种用于植物生长补光的LED光源，其中蓝光LED芯片的上端外部涂覆有红光荧光粉固封胶，蓝光LED芯片通过引线和引脚分别连接直流驱动电源的正负极，所述红光荧光粉固封胶可在蓝光LED芯片发出的蓝光激发下发出红光。该专利主要解决植物生长补光的问题，对于量子点膜的荧光强度的稳定性以及如何延长量子点膜的使用寿命均未涉及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够有效延长使用寿命、在提升性能的同时降低背光模组成本的绿色量子点膜及其背光模组的制备方法。

具体的，本发明提供一种含有绿色量子点膜的背光模组，包括绿色量子点膜以及与其搭配使用的新型LED光源；所述模组还包括量子点胶层和分别设于量子点胶层上、下的保护膜。

所述保护膜的基材是PET膜，该PET膜的正面是经过真空蒸镀处理的表面具有良好阻水阻氧性能的阻隔层；背面是经过涂布处理具有扩散效果的胶层。

优选的，所述量子点胶层含有有机扩散粒子和少量无机扩散粒子；所述有机扩散粒子优选为PMMA，PS，PU或Nylon中的一种或几种，粒径范围在5μm～20μm；所述无机扩散粒子，优选为不同尺寸的球形二氧化硅粒子，粒径在0.5μm～2μm之间；

优选的，所述保护膜透光率在80%～95%之间；

优选的，所述量子点胶层由绿色量子点和紫外固化树脂组成；其中紫外固化树脂是由与量子点相容性好的疏水性树脂、单体、光引发剂、扩散粒子和其它助剂组成；

优选的，所述量子点为核壳结构的量子点，粒径在2nm～4nm，优选ZnSe/ZnS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdTe/CdS、ZnCdS/ZnS、CdSeTe/ZnS、CuInS/ZnS、CdSe/CdS/ZnS中的任意一种。

其中，所述疏水性树脂包括丙烯酸类树脂和聚丁二烯类低聚物中的一种或几种的混合物，优选丙烯酸类树脂；

所述单体为单官能团单体和多官能团单体的混合物；

所述光引发剂为Irgacure819或TPO中的一种或两种的混合物；

所述扩散粒子为TiO2和有机硅微粒中的一种或两种且粒径范围在2μm～10μm；

所述助剂包括流平剂、偶联剂、折射率调节剂、黏度调节剂、抗静电剂、固着力促进剂中的一种或几种。

另一方面，本发明还提供一种LED光源为蓝光芯片搭配红色荧光粉胶体配合使用的方法。

其中，所述蓝光芯片的峰值波长范围在450nm～470nm之间，半峰宽在15nm～25nm之间；所述红色荧光粉胶体由红色荧光粉颗粒和硅胶组成；所述荧光粉颗粒的质量分数为10%-35%，粒径约为10μm～18μm，发光波长约为628nm。

附图说明

图1是本发明背光模组的结构示意图；

图2是本发明绿色量子点膜的结构示意图。

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

本发明中，如图1所示，我们制备了一种绿色量子点膜14。将蓝光芯片搭配红色荧光粉制成的新型LED灯11与绿色量子点膜配合，蓝光LED芯片发出的蓝光首先激发荧光粉发出红光，然后红、蓝混合光线经导光板13改变射出方向，再通过绿色量子点膜14。当光线经过量子点层时，绿色量子点被激发出纯正的绿光并与剩余的蓝光和红光一起形成红、绿、蓝三原色光。光线混合后经过增亮膜15和上扩散膜16，最终形成了高亮均匀的真彩白光从而增强了液晶显示器的显示效果。

本发明绿色量子点膜结构如图2所示，包括：上保护膜22、量子点层21和下保护膜23。其中上、下保护膜22和23的主体结构相同，其基膜5为PET膜（厚度范围50μm～150μm），先将PET膜的正面进行真空蒸镀处理使其表面形成具有良好阻水阻氧性能的阻隔层4（厚度约为2μm～5μm），经真空蒸镀处理后的基膜的背面再进行涂布处理。背涂层（6和7）可根据具体需求而变化，量子点层21由紫外固化胶水1、绿色量子点2和扩散粒子3组成。

有益效果

1、本发明采用单一绿色量子点分散在树脂中制成量子点膜，与常见的红、绿两种量子点共同成膜相比，避免了由两种不同量子点之间的相互作用所引起的荧光淬灭，有效的提高了成膜后绿色量子点荧光强度的稳定性；并且由单一绿色量子点代替传统红、绿两种量子点成膜降低了成本；

2、由蓝光芯片搭配红色荧光粉制成新型LED灯代替传统的蓝光LED光源，其与绿色量子点膜搭配可形成高纯度的白色背光源，有效提升了LCD的色域范围和色彩饱和度；

3、保护膜外表面涂布层中的无机粒子和有机粒子具有较好的光扩散效果，其中的无机粒子还起到了对部分波段光线的阻隔作用，减缓了长时间光线照射对量子点造成的光损伤。此设计有效延长了量子点膜的使用寿命，在提升性能的同时降低了背光模组的成本。

具体实施方式

以下通过具体的实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为对本发明保护主题的任何限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术方案均属于本发明的范围。本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。

实施例1 LED灯的制备

将红色荧光粉胶体通过点胶设备点涂在蓝色LED芯片上方使其完全覆盖芯片并形成半球形外观，放入烘箱150℃，待胶体固化后取出并固定在基板上。然后将透明壳体由封装胶安装在基板上即完成LED灯的制备。

实施例2 绿色量子点膜的制备

先将PET膜的正面进行真空蒸镀处理使其表面形成具有良好阻水阻氧性能的阻隔层（厚度约为2μm～5μm），经真空蒸镀处理后的基膜的背面再进行涂布处理。

所述量子点层中的绿色量子点0.6～1.0质量份，其它主要组分及相应重量份的配比如下：

树脂：35～45质量份；

单体：45～55质量份；

光引发剂：1～3质量份；

扩散粒子：1～3质量份；

其它助剂：2～5质量份。

制备方法包括以下步骤：

①紫外固化胶水的配置：将树脂、单体、光引发剂、扩散粒子、助剂按比例混合，缓慢加热，温度控制在80°C以内，搅拌至混合均匀，混合均匀后将胶水冷却；

②将绿色量子点加入到配制好的紫外固化胶水中，在恒温条件下搅拌（温度在40～50°C），使量子点在胶水中分散均匀；

③将预涂好的下保护膜的阻隔层朝上，有背涂层一面朝下，在阻隔层上涂布配制好的含有绿色量子点的胶水，并在量子点胶水层上覆合上保护膜（上保护膜的阻隔层朝下与量子点胶水层接触），经过UV固化装置进行固化后即可得到绿色量子点膜。

色域检测

将上述实施例2制得的绿色量子点膜和含红、绿两种量子点的量子点膜样品分别组装在与其相应的背光源模组中并配合液晶面板进行光学性能及NTSC色域测试。背光源模组组配方式如图1所示，其中含红、绿两种量子点的量子点膜样品与蓝光LED背光源搭配，绿色量子点膜与本发明实施例1制备的新型LED光源搭配。

测试结果显示，在NTSC标准下，含单一绿色量子点的量子点膜的色域范围比含红、绿两种量子点的量子点膜的色域范围高出约2%。

Claims (10)

1.一种含有绿色量子点膜的背光模组，包括绿色量子点膜以及与其搭配使用的新型LED光源，其特征在于：所述模组还包括量子点胶层和分别设于量子点胶层上、下的保护膜；所述保护膜的基材是PET膜，该PET膜的正面是经过真空蒸镀处理的表面具有良好阻水阻氧性能的阻隔层；背面是经过涂布处理具有扩散效果的胶层。

2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述量子点胶层含有有机扩散粒子和少量无机扩散粒子；

所述有机扩散粒子，优选为PMMA，PS，PU或Nylon中的一种或几种，粒径范围在5μm～20μm；

所述无机扩散粒子，优选为不同尺寸的球形二氧化硅粒子，粒径在0.5μm～2μm之间。

3.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述保护膜透光率在80%～95%之间。

4.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述量子点胶层由绿色量子点和紫外固化树脂组成。

5.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于：所述的紫外固化树脂是由与量子点相容性好的疏水性树脂、单体、光引发剂、扩散粒子和其它助剂组成。

6.根据权利要求4所述的背光模组，其特征在于：所述量子点为核壳结构的量子点，粒径在2nm～4nm，优选ZnSe/ZnS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdTe/CdS、ZnCdS/ZnS、CdSeTe/ZnS、CuInS/ZnS、CdSe/CdS/ZnS中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于：所述疏水性树脂包括丙烯酸类树脂和聚丁二烯类低聚物中的一种或几种的混合物，优选丙烯酸类树脂；

所述单体为单官能团单体和多官能团单体的混合物；

所述光引发剂为Irgacure819或TPO中的一种或两种的混合物；

所述扩散粒子为TiO2和有机硅微粒中的一种或两种且粒径范围在2μm～10μm；

所述助剂包括流平剂、偶联剂、折射率调节剂、黏度调节剂、抗静电剂、固着力促进剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于：所述LED灯由如下方法制备：将红色荧光粉胶体通过点胶设备点涂在蓝色LED芯片上方使其完全覆盖芯片并形成半球形外观，放入烘箱150℃，待胶体固化后取出并固定在基板上；然后将透明壳体由封装胶安装在基板上即完成LED灯的制备，其中LED光源为蓝光芯片搭配红色荧光粉胶体制成。

9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于：所述蓝光芯片的峰值波长范围在450nm～470nm之间，半峰宽在15nm～25nm之间；所述红色荧光粉胶体由红色荧光粉颗粒和硅胶组成；所述荧光粉颗粒的质量分数为10%-35%，粒径约为10μm～18μm，发光波长约为628nm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的背光模组，其特征在于，所述绿色量子点膜按照重量份配比：

绿色量子点0.6～1.0质量份；

树脂：35～45质量份；

单体：45～55质量份；

光引发剂：1～3质量份；

扩散粒子：1～3质量份；

其它助剂：2～5质量份；

制备方法包括以下步骤：

①紫外固化胶水的配置：将树脂、单体、光引发剂、扩散粒子、助剂按比例混合，缓慢加热，温度控制在80°C以内，搅拌至混合均匀，混合均匀后将胶水冷却；

②将绿色量子点加入到配制好的紫外固化胶水中，在恒温条件下搅拌（温度在40～50°C），使量子点在胶水中分散均匀；

③将预涂好的下保护膜的阻隔层朝上，有背涂层一面朝下，在阻隔层上涂布配制好的含有绿色量子点的胶水，并在量子点胶水层上覆合上保护膜（上保护膜的阻隔层朝下与量子点胶水层接触），经过UV固化装置进行固化后即可得到绿色量子点膜。